Ως επαγγελματίες στον βιομηχανικό έλεγχο, πιθανότατα είστε εξοικειωμένοι με το πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus. Είναι αναμφισβήτητα το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο επικοινωνίας στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού. Το άνοιγμα, η επεκτασιμότητα και η τυποποίησή του το έχουν καταστήσει ένα παγκόσμιο βιομηχανικό πρότυπο.
Πιστεύω ότι τα πλεονεκτήματα του πρωτοκόλλου Modbus είναι αυτονόητα. Ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι κυρίως να συζητήσει τα μειονεκτήματα του πρωτοκόλλου Modbus.
Όλα έχουν δύο όψεις και κάθε πρωτόκολλο έχει τις αδυναμίες του. Το γεγονός ότι το Modbus έχει μειονεκτήματα δεν σημαίνει ότι είναι κακό πρωτόκολλο. Ελπίζω ότι όλοι θα το δουν αυτό λογικά.
1. Περιορισμοί στην ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να διαβαστούν
Το ακόλουθο διάγραμμα απεικονίζει τη μορφή δεδομένων για τον κωδικό συνάρτησης πρωτοκόλλου Modbus RTU 03:
Όπως φαίνεται στο σχήμα, το πλήθος δεδομένων (πλήθος byte) που επιστρέφεται από τον εξαρτημένο σταθμό είναι μόνο ένα byte.
Δεδομένου ότι ο αριθμός byte καταλαμβάνει μόνο ένα byte, κατά την ανάγνωση καταχωρητών εισόδου/αναμονής, μπορούν να διαβαστούν το πολύ 127 καταχωρητές κάθε φορά. Σε εφαρμογές με πολύ μεγάλους όγκους δεδομένων, απαιτούνται πολλαπλές αναγνώσεις για την ανάκτηση όλων των δεδομένων, γεγονός που αναπόφευκτα μειώνει την αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας.
2. Έλλειψη υποστήριξης για εγγραφή σε μεμονωμένα μπιτ μητρώου
Μεταξύ των οκτώ κοινώς χρησιμοποιούμενων κωδίκων συναρτήσεων Modbus, δεν υπάρχει συγκεκριμένη συνάρτηση για εγγραφή σε μεμονωμένα bit μέσα σε έναν καταχωρητή. Επομένως, όταν χρειάζεται να ρυθμίσουμε ή να διαγράψουμε ένα συγκεκριμένο bit σε έναν καταχωρητή, η διαδικασία γίνεται αρκετά περίπλοκη.
Υπάρχουν γενικά δύο προσεγγίσεις για τον χειρισμό αυτού:
Πρώτη προσέγγιση: Πρέπει πρώτα να διαβάσουμε την τιμή του καταχωρητή, μετά να χειριστούμε ένα συγκεκριμένο κομμάτι αυτής της τιμής και, τέλος, να γράψουμε την τροποποιημένη τιμή πίσω. Αυτό απαιτεί δύο ταξίδια μετ' επιστροφής-για να ολοκληρωθεί και, από μια συγκεκριμένη άποψη, δεν είναι ασφαλές.
Η δεύτερη προσέγγιση: Μπορούμε να αντιμετωπίσουμε ένα μεμονωμένο bit ως ξεχωριστό καταχωρητή, όπου η εγγραφή ενός 1 αντιπροσωπεύει True και η γραφή ενός 0 αντιπροσωπεύει False. Αυτή η μέθοδος μπορεί να επιτευχθεί με μία μόνο αλληλεπίδραση, αλλά σπαταλά σημαντικό χώρο στη μνήμη.
Το πρωτόκολλο Modbus δημιουργήθηκε το 1979 και χρησιμοποιείται πλέον σε δεκάδες χιλιάδες συσκευές. Πιστεύω ότι οι εφευρέτες του γνώριζαν σίγουρα αυτά τα ζητήματα, αλλά δεν μπόρεσαν να εφαρμόσουν μια ενοποιημένη λύση.
Ίσως μια μέρα το πρωτόκολλο Modbus θα μπορέσει να επιλύσει αυτά τα δύο ζητήματα...
Κάποιοι μπορεί να υποστηρίξουν ότι το πρωτόκολλο Modbus έχει ευπάθειες ασφαλείας. Ωστόσο, ως πρωτόκολλο σχεδιασμένο για εφαρμογές βιομηχανικού πεδίου, ο πρωταρχικός σκοπός του είναι να διευκολύνει την ανταλλαγή δεδομένων. Σε περιβάλλον εκτός σύνδεσης, δεν υπάρχει κακός εάν δεν υπάρχει επίθεση.